华北南缘中元古代地层归属及大地构造演化：来自碎屑锆石U- Pb年代学和锆石微量元素的证据

华北板块南缘中元古代沉积地层的时代归属以及区域古地理格局和构造演化等是近年来地质界探讨的热点问题。本文对豫西鲁山下汤地区的汝阳群云梦山组和黄连垛组进行了碎屑锆石U-Pb年代学和锆石微量元素研究,获得云梦山组年龄最小(年轻)的一批碎屑锆石年龄加权平均值为1658±63Ma,从而限定了汝阳群最早沉积年龄不早于1700Ma。结合洛峪群(上覆于汝阳群)上部洛峪口组近年的年代学标定(1611～1638Ma),将汝阳群—洛峪群的形成年代限定为1700～1600Ma,即中元古代长城纪的中晚期,对应于国际地质年表的固结纪。云梦山组与黄连垛组中碎屑锆石~(207)Pb/~(206)Pb年龄范围为1644～3179Ma,呈现1850Ma、2100Ma、2300Ma、2500Ma、2670Ma和2900Ma六个年龄峰值,对应于华北克拉通中太古代-古元古代重要的地质事件。云梦山组与黄连垛组分别以1850Ma峰值年龄段与2500Ma峰值年龄段的地质体为主要的物源区。根据云梦山组沉积组合性质及形成背景、熊耳群火山岩及其对应锆石的地球化学特征、熊耳群沉积岩夹层的沉积特征和盆地构造属性,综合分析认为熊耳群及其上覆的汝阳群形成于与"岛弧"共生的弧后盆地地区。并且根据云梦山组"同沉积锆石"具"岛弧"地球化学特征,暗示云梦山组沉积时期附近的岛弧火山仍在持续活动中。     

华北克拉通南缘五佛山群沉积时代和物源区分析:碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素证据

河南嵩山地区位于华北克拉通南缘,其早前寒武纪结晶基底主要由新太古代登封群表壳岩、TTG质片麻岩和古元古代嵩山群石英岩,以及新太古代-古元古代的花岗质岩石组成。五佛山群角度不整合覆盖于登封群和嵩山群之上,主要由石英砂岩组成,夹少量的粉砂质页岩和薄层灰岩,为该地区太古宙-古元古代结晶基底之上分布广泛的第一沉积盖层。探讨其沉积时代和物质来源,对揭示华北克拉通南缘前寒武纪地壳演化过程具有重要意义,并可为华北南缘前寒武纪地层框架的建立和对比提供依据。本文对五佛山群底部马鞍山组两个石英砂岩样品的碎屑锆石进行LA-ICP-MS U-Pb年龄测定,获得最年轻的207Pb/206Pb年龄分别为(1732±11)Ma和(1655±22)Ma,说明五佛山群形成时代的下限为古元古代晚期,与华北克拉通南缘熊耳群火山-沉积岩系之后的其他沉积盖层年代相当。五佛山群碎屑锆石207Pb/206Pb年龄范围为2816~1655 Ma,主要集中于2100~1800 Ma之间(约占60%),年龄主峰值为(1.93±0.10)Ga,部分年龄分布于2500~2100 Ma之间(约占24%),说明其沉积物质主要来源于古元古代的地质体,相比华北克拉通其他地区同时代的沉积地层碎屑锆石年代学研究结果,本区来自太古宙的物源极少。五佛山群马鞍山组碎屑锆石的U-Pb年龄反映了嵩山地区在1.93 Ga左右发生过重要的构造-热事件,与华北克拉通古元古代中期发生的变质作用时间(约1.91 Ga)一致。碎屑锆石εHf(t)值为–14.3~4.6,Hf的两阶段模式年龄分布于2363~3672 Ma之间,明显大于其207Pb/206Pb年龄,大部分锆石的Hf同位素组成集中于2.50 Ga和2.80 Ga地壳演化线区域内,揭示了新太古代为华北克拉通南缘重要的陆壳生长期。     

华北克拉通南缘官道口群和洛峪群的年代学研究新进展——来自凝灰岩SHRIMP锆石U-Pb年龄的新证据

华北克拉通南缘结晶基底之上广泛发育中-新元古代(1800～542Ma)盖层岩系,但由于缺少精确的同位素年龄数据,其地层划分和对比方案一直存在较大的争议。本次工作在河南省栾川县龙家园组底部和下部各发现了一套凝灰岩,进而获得了1594±12Ma和1541±8Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄,首次精确标定了该地区龙家园组的形成时限,该组底界的时代接近1600Ma。龙家园组沉积时代为中元古代蓟县纪最早期;在河南省汝阳、汝州、鲁山地区的洛峪口组凝灰岩中获得了1596±7Ma、1596±15Ma、1608±17Ma和1620±16Ma的SHRIMP锆石U-Pb年龄,进一步精确标定了洛峪口组的形成时代,洛峪口组形成于长城纪的末期。结合汝阳群云梦山组碎屑锆石U-Pb年龄结果,汝阳群-洛峪群的形成时限约为1700～1600Ma。官道口群应是汝阳群之后的地层系统,而不是早前认为的与之同期的地层。     

豫西洛峪口组凝灰岩锆石LA-MC-ICPMS U-Pb年龄及地层归属讨论

洛峪群—汝阳群主要分布在华北克拉通南缘,它们主要由石英砂岩夹少量页岩及白云岩组成。通过对豫西汝州洛峪口村、阳坡村附近的洛峪口组野外调查,发现洛峪口组含有多层凝灰岩夹层。采用LA-MC-ICPMS测年方法,对不同地点的洛峪口组凝灰岩夹层进行了锆石U-Pb年代学研究,分别获得(1638±9)Ma、(1634±10)Ma的年龄,表明洛峪口组形成于中元古代长城纪,并非原来认为的中—新元古代蓟县纪和青白口纪。由于洛峪口组位于洛峪群的顶部,很显然洛峪群及下伏汝阳群的时代均应归属长城纪。该组年龄的精确标定从根本上改变了原来豫西洛峪群—汝阳群划分方案。这对华北克拉通中—新元古代地层的划分与对比,对探讨大地构造演化与哥伦比亚超大陆的关系及早期生命演化均具有重要的意义。     

华北克拉通古元古代末-新元古代地质事件——来自北京西山地区寒武系和侏罗系碎屑锆石LA-ICP-MSU-Pb年代学的证据

华北克拉通是否同华南克拉通一样保存有与Rodinia超大陆聚合和裂解有关的年龄记录是理解华北克拉通元古宙构造演化的重要科学问题.本文对位于华北克拉通燕辽裂陷槽的北京西山地区的寒武系和侏罗系碎屑岩进行锆石LA-ICP-MS U-Pb年代学研究,目的是通过碎屑锆石年龄揭示华北克拉通前寒武纪尤其是古元古代末-新元古代重要地质事件.定年结果显示,北京西山寒武系徐庄组的钙质细砂岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～1.38Ga和～1.14Ga.此外,还有～ 1.56Ga、～912Ma、～814Ma、～740Ma、～630Ma和～507Ma的年龄组.侏罗系窑坡组长石质岩屑细砂岩和粉砂质泥岩中碎屑锆石年龄峰值主要集中在～2.5Ga、1.88～1.8Ga、～1.74Ga、～1.6Ga和186Ma.此外,还有～2.77Ga、～2.0Ga、～1.2Ga、～488Ma、～256Ma和～233 Ma的年龄组.这三个岩石具有较低的成分和结构成熟度,指示较近的物源区,其碎屑物质可能大部分来自华北克拉通内部和北缘,因此其碎屑锆石的年龄组可记录华北克拉通前寒武纪重要地质事件.～2.77Ga、～2.5Ga、2.1～ 2.0Ga和1.88～1.8Ga的年龄组分别对应华北克拉通早前寒武纪发生地壳生长、克拉通化、裂谷和造山等重要地质事件;～ 1.74Ga、～ 1.6Ga、～ 1.56Ga、～1.38Ga、～912Ma和～814Ma的年龄组记录了华北克拉通最终克拉通化后开始的古元古代末-新元古代的多期裂谷事件.与1.3～ 1.0Ga、～740Ma和～630Ma的年龄组相对应的岩石在华北克拉通出现甚少,而该时期的岩浆岩和变质岩在华南克拉通广泛发育,且可能与Rodinia超大陆汇聚和裂解的不同阶段相对应.华北克拉通显生宙碎屑岩中碎屑锆石保存的古元古代末-新元古代地质事件的记录对探讨华北克拉通在元古宙的地质演化及华北克拉通与华南克拉通的关系可提供重要的依据.     

淮南地区中—新元古界LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb年龄及地质意义

淮南地区中—新元古代地层保存有大量精美的宏体碳质压膜化石和有机质壁微体化石,是新元古代大冰期之前生命演化的重要实证材料.然而,淮南地区中—新元古代地层的沉积时间仍未得到较好的约束,碎屑锆石年龄随地层层序的变化特征也未明确.为此本文对碎屑锆石数据较少的淮南寿县地区中—新元古代地层开展了系统的碎屑锆石U-Pb同位素测年.结果显示,八公山组碎屑锆石以古元古代锆石为主体,无小于1600 Ma的锆石;刘老碑组和寿县组碎屑锆石以中元古代锆石为主体,中元古代之前的锆石较少.综合已知的碎屑锆石年龄以及与邻区地层的对比,约束寿县组沉积时间为～950-～945 Ma,刘老碑组沉积时间为～1110-～945 Ma.淮南与鲁西地区中—新元古代地层的碎屑锆石年龄谱、沉积序列、沉积环境和化石产出相似,两地地层可相互对比.淮南地区中元古代早期及之前的碎屑锆石源区可能在华北克拉通东部,而中元古代晚期的碎屑锆石的源区则可能不在华北克拉通.     

华北克拉通南缘栾川群大红口组形成时代及其对新元古代构造演化的制约

华北克拉通南缘豫西地区保存有较为完整的变质结晶基底和中-新元古代沉积盖层,记录了重要的前寒武纪构造演化信息。近年来的年龄研究结果表明原认为是中-新元古代的汝阳群-洛峪群可能形成于中元古代早期(1. 75～1. 60Ga),而沿着华北克拉通南缘与秦岭造山带的拼合带(洛南-栾川断裂带)分布的新元古代盖层(主要为栾川群)的形成时代尚不明确。华北南缘新元古代栾川群主要由大理岩、片岩、千枚岩和碱性火山岩组成,其上部大红口组火山岩以碱性粗面质岩石为主,高硅富钾,与侵入到栾川群中下部的辉长岩构成典型的双峰式岩石组合。栾川群大红口组三个粗面岩样品的锆石U-Pb年龄分别为840±4Ma、845±5Ma和846±6Ma,结合已有的栾川群下伏地层最年轻的碎屑锆石年龄结果(～1000Ma),限定栾川群归属于新元古代早期(1000～840Ma)。大红口组岩浆岩的岩石组合和地球化学特征表明其形成于板内裂谷环境,根据区域构造资料以及前人的研究成果,栾川群火山岩与北秦岭同时期的岩浆活动共同指示了华北南缘与北秦岭在～845Ma均处于板内拉张阶段。     

华北克拉通南缘中-新元古代沉积演化:以豫西地区黄连垛组和董家组为例

华北克拉通(华北)南缘中元古代早期熊耳群火山活动之后,在渑池-确山地区发育了一套中-新元古代沉积(汝阳群、洛峪群、黄连垛组、董家组以及罗圈组和东坡组),记录了该时期沉积-构造演化过程。通过该区碎屑锆石和洛峪群顶部凝灰岩年龄的约束,将汝阳群-洛峪群的沉积时代基本限定于约1750～1600Ma,导致洛峪群由中元古界上部或新元古界下划到中元古界长城系。因此,在现有的地层年代格架下,需要重新对该区中-新元古代沉积演化进行讨论。本文通过对洛峪口组上覆黄连垛组和董家组沉积环境和物源分析,同时借助古生界辛集组源区分析的约束,揭示华北南缘中-新元古代沉积-构造演化。沉积环境分析显示,黄连垛组沉积初期发育了河口湾沉积环境。伴随海侵扩大,在下汤地区沉积了潮上带长石石英砂岩与泥质粉砂岩,而叶县地区发育了潮间带泥晶白云岩。晚期下汤和叶县地区发育潮下带泥晶白云岩与含硅质条带白云岩。董家组与下伏黄连垛组为平行不整合接触,董家组沉积初期为陆源碎屑物质供给充分的滨海相,在下汤和叶县地区沉积底部细砾岩及长石石英砂岩。随后,两个地区发育潮坪相长石石英砂岩与泥质粉砂岩,在顶部沉积了局限台地钙质泥岩。黄连垛组在豫西下汤和叶县地区沉积于河口湾-潮坪沉积环境,整体表现为自南向北的海进序列,而董家组总体上沉积于局限海盆的滨浅海-潮坪环境。由于下伏汝阳群-洛峪群分别沉积在河流-滨海-潮坪和浅海-滨海-潮坪环境,黄连垛组和董家组指示其沉积时期盆地产生收缩。碎屑锆石定年结果显示,黄连垛组和董家组碎屑锆石年龄主要峰值为1800Ma、2250Ma、2350Ma、2650Ma,两者物源均为华北克拉通。但下汤地区早古生界辛集组碎屑锆石显示主要峰值年龄为1850Ma、2500Ma、2200Ma、2700Ma,其次为1200Ma。结合华北克拉通发育大量的中元古代末期到新元古代碎屑锆石以及南缘中元古界官道口群和新元古界栾川群沉积特征,黄连垛组和董家组代表的局限盆地(海盆)沉积可能构成了该时期盆地的边缘相,期间伴随的抬升和盆地中心迁移可能与同期大地构造演化密切相关。     

桐柏山造山带南麓随州群变沉积岩中碎屑锆石的年代学及其地质意义

扬子克拉通北缘的随州——枣阳地区是整个秦岭——桐柏山——大别山——苏鲁造山带及其前陆地区受晚三叠世(印支期)扬子板块向华北板块深俯冲并发生高压——超高压变质作用影响最小的地区,因而扬子克拉通北缘的前寒武纪基底在这里得到了较多的保存。它们不仅为研究扬子克拉通北缘新元古代构造环境提供了难得的样品,也为研究造山带内变质杂岩的原岩性质提供了参照物。出露的前寒武纪基底包括新元古代的变质火山——沉积岩系(随州群)以及大量的超镁铁质——镁铁质岩床群。本文用LA-ICP-MS锆石U-Pb法对随州群中变质沉积岩中的碎屑锆石进行了系统的年代学研究,结果表明:①随州群变质沉积岩中最年轻碎屑锆石的年龄约为720Ma,表明随州群的主要沉积作用应晚于该时间;②年龄介于700～1000Ma时间段的锆石颗粒构成了随州群变质沉积岩中最大的碎屑锆石群体,峰值在800Ma左右,说明新元古代,尤其是新元古代中、晚期形成的岩浆岩是随州群沉积岩最重要的一个物源;③随州群变质沉积岩中也出现了较多1700～2100Ma年龄段的锆石颗粒,说明古元古代中、晚期形成的岩浆岩也是随州群沉积岩的重要物源之一;④随州群沉积岩具有古元古代早期,甚至太古代年龄的碎屑锆石,说明扬子克拉通北缘可能存在层位相当的物源。     

华北克拉通南缘中-新元古代沉积地层对比研究及其地质意义

华北克拉通南缘新太古代-古元古代变质结晶基底之上不整合覆盖着巨厚的中-新元古代陆源碎屑岩-碳酸盐岩沉积盖层,根据沉积建造特征,将其划分为三个不同的地层分布小区,分别为嵩箕地层小区、渑池-确山地层小区和熊耳山地层小区.嵩箕小区位于熊耳裂谷盆地东北缘,以硅质碎屑岩(砂岩)为主,渑池-确山地层小区位于熊耳裂谷盆地北缘,以硅质碎屑岩-碳酸盐岩(白云岩)过渡相为主,熊耳山地层小区位于熊耳裂谷盆地南缘,以碳酸盐岩为主.本文通过对三个地层小区的沉积地层剖面和岩石学特征进行研究,认为华北南缘从中元古代开始处于河流相-浅海相的沉积环境,从南向北,海水由深变浅.根据地层的岩性、沉积构造及其组合特征,将其划分为低水位、海侵和高水位沉积体系,最大海侵时期为青白口系早期.通过对熊耳山地区的官道口群的岩相学和地球化学分析,并结合其已有的碎屑锆石年龄和另外两个地层小区的五佛山群和汝阳群的碎屑锆石年龄以及它们的地球化学特征,表明三个地层区的沉积地层在中元古代均处于被动大陆边缘环境,而新元古代则可能处于与大陆岛弧相关的沉积盆地,这一结果表明从中元古代到新元古代华北南缘可能受到秦岭造山带早期微陆块俯冲碰撞的影响,由被动大陆边缘向活动大陆边缘过渡的过程.三套地层最年轻的碎屑锆石207 Pb/206Pb年龄基本上在1600Ma左右,从而限定了其最大沉积时代不早于1600Ma.其锆石年龄大多数都分布于古元古代(1700 ～ 2400Ma),太古代的年龄极少,说明其物源区以古元古代的地质体为主,且碎屑锆石年龄峰值为～ 1.93Ga,反映了华北南缘在～1.93Ga发生过重要的构造-热事件,与华北克拉通古元古代中期发生的变质作用时间(～ 1.91Ga)一致.三套沉积地层的碎屑锆石εHf(t)值变化较大(-20～ +6),表明既有新生地壳物质的加入,也有古老地壳物质的再循环.Hf两阶段模式年龄分布于2.3～3.8Ga之间,明显大于其207pb/206pb年龄,大部分锆石的Hf同位素组成集中于2.6Ga和3.0Ga地壳演化线区域内,峰值为2.75Ga,表明2.75Ga左右是华北克拉通南缘重要的陆壳生长期.     

辽宁省海城县桦子峪地区中,下元古界再划分

以构造—地层法为准则进行区域填图,在桦子峪地区发现有三个彼此之间呈不整合接触的构造层。各个构造层分别遭受了不同类型的区域变质作用。据此,将本区的中、下元古界(原辽河群)分解成三套不同的地层—宽甸群、草河群和辽阳群。同位素年代学资料确定它们的主变形变质幕分别发生在2100Ma、1850Ma和1400Ma。     

西秦岭泥盆纪西汉水群、三叠纪隆务河群叠加褶皱的存在证据及地质意义

在西秦岭泥盆纪、三叠纪地层中普遍存在着叠加褶皱,由于覆盖和两期褶皱的近共轴特征,使得这种叠加褶皱的识别和填绘长期未能得到合理解决。多期面理的识别和空间关系、小褶皱枢纽和轴面产状统计,为叠加褶皱的存在提供了依据。地质体平面形态的透镜化和走向弯曲,是两期叠加褶皱干涉图象的平面特征。有效解析叠加褶皱,合理建立构造模型,不仅对区域构造发展的历史具有重大意义,在指导地质填图工作的进行方面也具有不可替代的作用。甘肃西秦岭地区大面积分布的泥盆纪西汉水群和三叠纪隆务河群,以浅变质和砂板岩夹灰岩的沉积建造为特点,地质填图中厚度巨大的假象是叠加褶皱构造叠置所成,是构造复合的结果。多期面理关系的研究和小褶皱枢纽产状的统计分析,认为有两期近共轴、小角度的褶皱叠加。     

宿松群、红安群、海州群的时代归属与讨论

系统介绍了分布于大别山—苏鲁造山带南部的原红安群、原宿松群、原肥东群、原海州群的最新研究进展,在将其分别解体为变形变质侵入体及含磷变质火山沉积岩系的基础上,对有关地层时代及其中磷矿层位归属提出了新的论证。     

广东南雄盆地的"南雄层"和"丹霞层"

本文沿用263地质队资料,将南雄红层底部出现的第Ⅰ沉积旋回划为松山组;重新厘定了南雄群的含义,阐明其间各岩石地层单位顶、底界线标志;沿用罗佛寨群;指出不必用丹霞群(组)表示南雄盆地边缘相的粗碎屑岩层,并认为丹霞盆地的丹霞组相当于南雄盆地的园圃组下段,建议南雄盆地弃用丹霞群(组)一名.在此基础上提出,粤北地区白垩系-古近系岩石地层序列是由松山组,南雄群(园圃组、主田组、浈水组),罗佛寨群(上湖组、浓山组、古城村组)组成.     

北淮阳区地层研究进展

总结了近年来北淮阳地区地层研究的新进展，即确定了西段桐柏地区寒武系地层，厘定了中段南湾组与定远组形成时代，再次划分了东段佛子岭群与梅山群地层层序。在此基础上总结出新的造山带地层层序；并指出该区进一步研究面临的问题，即区域地层的衔接与对比、早古生代构造古地理的重建以及缝合带位置的确定等。     

三山四群关系雏议

五台山及与之毗连的太行山、恒山,发育着四套早前寒武纪变质岩系.浅变质的滹沱群以巨厚的底砾岩不整合在五台群之上.高角闪岩相的恒山杂岩是五台群深变质及部分熔融的产物,以火山岩为主体的中浅变质的五台群向东推覆在浅海碳酸盐建造的经受高角闪岩相变质的阜平群之上,两者属同时异相的沉积.它们之间的推覆韧性剪切带被过去认为是五台群底部碎屑岩(实系滹沱群下部地层)所沉积不整合。 恒山杂岩和阜平群中大面积分布着五台期侵入的灰色片麻岩.有证据表明五台群、阜平群及恒山杂岩都是在2800Ma结晶基底上发育起来,同时在2500Ma遭受褶皱,变质并被灰色片麻岩所侵入。     

湘黔桂新元古代拉伸纪晚期地层年代格架对比及关键地质事件初探

湘黔桂地区发育一套完整的新元古代拉伸纪晚期地层(下江群及其相当地层),是研究扬子克拉通与华夏板块碰撞拼接后华南大陆裂谷盆地演化的重要载体。本文报道了贵州省铜仁市万山区清水江组上部、平略组底部及中部变质凝灰岩和沉凝灰岩的年龄,分别为(763.8±5.5) Ma(N=24,MSWD=0.29)、(760.2±4.1) Ma(N=25,MSWD=0.39)、(759.1±3.9) Ma(N=26,MSWD=0.38)。通过对湘黔桂地区下江群及其相当地层中已有火山岩、火山碎屑沉积岩、含凝灰质岩石年龄的系统梳理与分析研究,进一步确定下江群其及相当地层的沉积时限在822~715 Ma,桂北丹洲群三门街组玄武岩是在武陵造山后伸展背景下湘黔桂地区裂谷最大裂陷时期的产物,清水江组与平略组内大量的火山物质可能来源于江南造山带东段800~760 Ma的中酸性喷出岩。结合地层、岩性、年代特征,本文恢复了湘黔桂盆地新元古代拉伸纪晚期的演化历史,并认为该套地层符合建立下江系条件。     

松辽─嘉荫地层分区中、新生代地层

对松嫩和嘉阴盆地的白垩纪和第三纪地层进行了总结，重点论述了松花江群和嘉阴群的特征及沉积环境．     

赣南-粤北中生代晚期火山岩系岩石地层划分

分析了赣南—粤北中生代晚期火山岩系划分的现状和存在的问题,提出以火山旋回、火山—沉积复合岩相为划分依据,划分为３ 群６ 组：形成于中侏罗世的下火山岩系称为余田群,下分水头迳组和菖蒲组;形成于晚侏罗世的中火山岩系称为莲花寨群,下分上丁组和鸡笼嶂组;形成于早白垩世—晚白垩世早期的上火山岩系称为版石群,下分合水组和优胜组。